中國(guó)現(xiàn)代金濕法分析技術(shù)的發(fā)明與革新

楊理勤 孫 鵬 謝 璐 王 嵐

(1 武警黃金地質(zhì)研究所，河北 廊坊065000；2 武警黃金第六支隊(duì)，河南 三門峽 472000)

0 引言

中國(guó)金的分析技術(shù)經(jīng)歷了從干法—干濕結(jié)合法—濕法的發(fā)展過程。現(xiàn)代金的分析技術(shù)，以活性碳柱分離技術(shù)[1]和泡沫塑料分離富集金技術(shù)的發(fā)明和革新為標(biāo)志，促進(jìn)了現(xiàn)代金濕法分析體系的形成，在金的分析技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義。微量金分析、金的活動(dòng)態(tài)分析和泡塑埋入法為代表的地電化學(xué)樣品分析技術(shù)的發(fā)展為現(xiàn)代地球化學(xué)方法尋找隱伏金礦提供了有力的技術(shù)支持。

以鉛試金為代表的火試金法是貫串古今的金分析方法，它的特點(diǎn)是將樣品完全熔融、分解、將金的富集和雜質(zhì)的分離一并完成。火試金-重量法是典型的準(zhǔn)確可靠的金的干法分析法，它適用于金的提純和地質(zhì)及其它物料中常量金的分析。火試金與現(xiàn)代濕法測(cè)定技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了諸如火試金-分光光度法(比色法)、火試金-滴定法、火試金-原子吸收光譜法等金的干濕結(jié)合法，準(zhǔn)確度與干法一致，而靈敏度更高[2]。目前，金礦石外驗(yàn)和仲裁分析以及標(biāo)準(zhǔn)樣品研制中常常優(yōu)先推薦使用干法或干濕結(jié)合的火試金法。火試金法具有：取樣量大，代表性好，富集效果好，適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也存在：要用大量化學(xué)試劑，成本高，不適用大批樣品分析；所使用的富集劑如鉛和鉛化合物有毒；試金效果好壞取決于配料方案，不易掌握；工作環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大等一些缺點(diǎn)[3]。

20世紀(jì)70年代以來，活性碳柱分離富集金和泡沫塑料振蕩吸附金一經(jīng)發(fā)明，相繼與現(xiàn)代金的分光光度法、原子發(fā)射光譜法、滴定法和原子吸收光譜法相結(jié)合[4]，形成了具有中國(guó)特色金的濕法分析方法，并以其簡(jiǎn)易、快速、完全吸附金的特點(diǎn)迅速在全國(guó)推廣應(yīng)用，形成體系[5]。目前，現(xiàn)行的分析方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，礦石和化探樣品中金的分析廣泛采用了活性碳和泡塑兩大吸附體系的分析方法。而且，“泡塑富集-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定金量”不僅是微量金分析的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還是地球化學(xué)樣品中微量金形態(tài)分析方法的有效手段[6-7]；活性碳和泡塑兩大吸附體系與最新測(cè)金手段相結(jié)合，促進(jìn)了現(xiàn)代金的分析技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展[8]。

1 技術(shù)發(fā)明

1.1 活性碳柱吸附金

招遠(yuǎn)金礦化驗(yàn)室于1976年公開報(bào)道了活性碳柱吸附金的技術(shù)方法和抽濾吸附裝置圖——標(biāo)志著這項(xiàng)技術(shù)發(fā)明的正式誕生。盡管報(bào)道沒有署名具體作者的姓名，也沒有申請(qǐng)發(fā)明專利，但對(duì)后來中國(guó)地質(zhì)樣品中金的分析具有劃時(shí)代意義，是金分析領(lǐng)域普遍認(rèn)同的重要發(fā)明。

1.2 泡沫塑料分離富集金

湖北冶勘604隊(duì)化驗(yàn)室和安陸鋁廠化驗(yàn)室共同署名，報(bào)道了他們?cè)谘芯亢?jiǎn)便富集分離金的方法中的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)——“俗用泡沫塑料具有吸附金的性能”，標(biāo)志著泡沫塑料分離富集測(cè)定金這一技術(shù)發(fā)明在行業(yè)內(nèi)發(fā)布。在此之前，國(guó)外曾發(fā)表有關(guān)泡塑吸附水中金的報(bào)道，但是，從礦漿中直接分離富集金乃屬首創(chuàng)。

2 革新與應(yīng)用

2.1 小型活性炭柱吸附-化學(xué)-光譜法

1979年底，河南省地礦局實(shí)驗(yàn)室在山東招遠(yuǎn)金礦活性碳紙漿動(dòng)態(tài)吸附富集金和降低活性碳灰分等先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研制完成了“化學(xué)光譜法測(cè)定地質(zhì)試樣中痕量金”的測(cè)金方法。將測(cè)金靈敏度提高到10 ng，取樣10 g可測(cè)定含金量為1 ng/g的地質(zhì)樣品，分析效率為20個(gè)樣品/(人·d)。這一方法代表當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)微量金分析先進(jìn)水平，從而結(jié)束了我國(guó)單純依靠間接元素尋找金礦的歷史，開辟了以金找金的新階段。這個(gè)方法用于熊耳山地區(qū)的化探找金工作，圈出了新的金礦成礦有利地段，經(jīng)勘探已證實(shí)為一大型金礦——上宮金礦[9]。“化學(xué)光譜法測(cè)定超痕量金”是在1979年方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大技術(shù)改進(jìn)。采用新研制的小型吸附柱和抽濾裝置，進(jìn)一步降低了灰分，應(yīng)用了光譜能量集中的快速曝光新技術(shù)(曝光6 s)和灰分分散劑圓滿解決了測(cè)金靈敏度和精密度，將測(cè)金的靈敏度提高到1 ng，取樣10 g可測(cè)定含金量為0.1 ng/g的地質(zhì)樣品，能100%地報(bào)出被測(cè)試樣的含金量，分析效率為30個(gè)樣品/(人·d)。使我國(guó)微量金分析技術(shù)進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。用此方法于1982年9月順利完成了我國(guó)第一幅質(zhì)量合格的1∶20萬化探掃面的金元素地球化學(xué)分布圖幅——商南、洛南幅，為小秦嶺地區(qū)圈出了大面積新的金礦成礦有利地段。1983年在整個(gè)地礦部門推廣普及此方法，后普及到全國(guó)冶金、有色、核工業(yè)等300余個(gè)單位，是20世紀(jì)80年代中國(guó)應(yīng)用最廣，效益最明顯的方法[10]。

2.2 泡塑吸附-硫脲解脫-石墨爐原子吸收光譜法

1977-1980年，天津地質(zhì)調(diào)查所成功實(shí)驗(yàn)了用硫脲解脫聚氨酯泡塑上的吸附金，此后，泡塑吸附、硫脲解脫的石墨爐原子吸收光譜法得到普遍推廣。1983-1986年，地礦部在全國(guó)開展1∶20萬區(qū)域化探掃面工作，應(yīng)用了這種方法。

2.3 泡塑吸附-TMK野外快速分析法

1962年，美籍華人程廣祿博士等人發(fā)表了硫代米氏酮(TMK)測(cè)金的新方法[11]，1965年國(guó)內(nèi)合成了該試劑并用于測(cè)金的推廣應(yīng)用。1975年底全國(guó)冶金、黃金、地質(zhì)科研會(huì)議要求解決痕量金(10-9g)分析方法，由此推動(dòng)了高靈敏度的Au-TMK快速分析方法的研究開發(fā)，20世紀(jì)80年代，中國(guó)黃金出現(xiàn)大發(fā)展局面，涌現(xiàn)出金的野外現(xiàn)場(chǎng)快速分析設(shè)備。代表性的技術(shù)方法見表1。

3 標(biāo)準(zhǔn)和專著

活性碳柱吸附和泡沫塑料振蕩吸附金的技術(shù)，在廣泛應(yīng)用推廣中逐漸完善，總結(jié)出版了一些專題報(bào)告和專著，形成了金分析的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)列舉如表2。

4 進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)

4.1 最新進(jìn)展

20世紀(jì)90年代以來，金礦找礦的方向從易識(shí)別的露頭礦轉(zhuǎn)向難識(shí)別的隱伏礦。以地球氣納米級(jí)金測(cè)量和金的活動(dòng)態(tài)測(cè)量為代表，具有中國(guó)特色的深穿透地球化學(xué)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生；高效靈敏的微量金及其形態(tài)分析方法取得了發(fā)展。地電化學(xué)(泡塑)技術(shù)也有新的發(fā)展。

表1 Au-TMK野外快速分析方法一覽表Table 1 List of rapid field analysis methods of Au-TMK

4.1.1微量金分析

研究表明，表生條件下金以納米和亞微米等超微細(xì)顆粒形式存在[12]；2010年最新研究首次在隱伏金屬礦上方發(fā)現(xiàn)了納米金屬微粒[13]。可見，快速、高效、靈敏成為現(xiàn)代及后現(xiàn)代金的分析技術(shù)發(fā)展的主要方向。近年來，常規(guī)金分析技術(shù)的進(jìn)展,主要表現(xiàn)在對(duì)“泡塑富集-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定金量”的技術(shù)改造，傳統(tǒng)敞口溶樣方式逐步被無污染封閉溶樣方式取代[14]；武警黃金第六支隊(duì)孫鵬從2002年開始，在繼承薛光同志有關(guān)專利技術(shù)的基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)、完善，在配備用工程塑料制作的配套產(chǎn)品后，水浴法封閉溶樣最新產(chǎn)品2010年推出，使其單次樣品處理量達(dá)到120件，日處理量可達(dá)360～600件，提高了生產(chǎn)效率，已經(jīng)在全國(guó)推廣數(shù)十套。

4.1.2金的活動(dòng)態(tài)分析

20世紀(jì)90年代，以泡塑對(duì)不同價(jià)態(tài)金的選擇性吸附研究為基礎(chǔ)，痕量金價(jià)態(tài)分布研究及應(yīng)用取得重要進(jìn)展[15]。1997年，國(guó)際深穿透地球化學(xué)概念提出，它涵蓋了中國(guó)特色的“地球氣納米級(jí)金”和“元素活動(dòng)態(tài)測(cè)量”技術(shù)，為此配套的元素活動(dòng)態(tài)分析方法[16]以及發(fā)展了的金及多元素活動(dòng)態(tài)總量偏提取技術(shù)[17]，都以“泡塑富集-石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定金量”為基礎(chǔ)分析方法，創(chuàng)建了化探樣品中金的不同活動(dòng)態(tài)的偏提取技術(shù)。

4.1.3地電化學(xué)(泡塑)樣品分析

2002年以來，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)沙礦產(chǎn)資源勘查中心(原中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)沙大地構(gòu)造研究所)的譚克仁教授與武警黃金地質(zhì)研究所測(cè)試室有關(guān)科研人員合作，利用譚教授創(chuàng)立的吸附提取法(專利公開號(hào)CN1321895 2001.11.14)取樣，研制了吸附泡塑樣品中金、銻；金、銀、銅；金、鉛、鋅；金、銀、銅、鉬；金、銻、鎢等元素的連續(xù)測(cè)定技術(shù)。方法應(yīng)用了高靈敏度的儀器聯(lián)測(cè)技術(shù)，如石墨爐原子吸收光譜-原子熒光光譜法；火焰原子吸收光譜-原子熒光光譜-ICP質(zhì)譜法；石墨爐原子吸收光譜-ICP質(zhì)譜法等。高靈敏分析技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，大大拓寬了地電化學(xué)(泡塑)偏提取技術(shù)在多元素中應(yīng)用范圍，支持了該方法在湖南、云南、甘肅、新疆、山西等地金及多金屬礦區(qū)的成功應(yīng)用。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

(1)含金樣品代表性問題，在取樣方法和樣品加工技術(shù)方面，都要考慮待測(cè)組分的富集與雜質(zhì)的分離。

(2)封閉溶樣技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，主要包括設(shè)備與操作步驟兩部分。

(3)研制吸附性能優(yōu)異的金的吸附載體，開發(fā)研制化探樣品中超低含量金的分析技術(shù)。

(4)研制性能優(yōu)異的微量金形態(tài)分析分離裝置與試劑。

(5)利用ICP-MS等先進(jìn)設(shè)備，發(fā)展金及多元素同時(shí)測(cè)定技術(shù)，聯(lián)測(cè)技術(shù)。

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